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    多孔性材料體積密度檢測(cè)
    更新時(shí)間:2016-06-03   點(diǎn)擊次數(shù):3760次

    廈門易仕特儀器有限公司,專業(yè)密度檢測(cè)儀廠家  

    吸水陶瓷密度 吸水陶瓷比重  封蠟法  煮沸法陶瓷比重  陶瓷體積密度  陶瓷孔隙率 陶瓷吸水分率 粉末冶金密度檢測(cè)儀 粉末冶金含油率檢測(cè)儀  硬質(zhì)合金密度儀 可滲透性粉末燒結(jié)材料密度儀

    粉末冶金類產(chǎn)品大部分屬于多孔性與吸水性的產(chǎn)品,當(dāng)使用阿基米得原理中,一般的不吸水比重計(jì)去測(cè)量時(shí),樣品放入水中,樣品即會(huì)一直吸水,造成水中的重量一直在變化,使量測(cè)上數(shù)值一直不穩(wěn)定,造成數(shù)值上的誤差。相信這一定是大家在量測(cè)上所遇到的問(wèn)題。又目前的生產(chǎn)設(shè)備昂貴、原物料又持續(xù)的上漲,使得生產(chǎn)成本增加;又產(chǎn)品的同構(gòu)型太高造成同業(yè)之間的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng),使得產(chǎn)品所獲得的利潤(rùn)降低。

    假如公司的營(yíng)業(yè)額NT$100,000,000,而產(chǎn)品的不良率是6,將造成公司NT$6,000,000的浪費(fèi)。

    假如公司的營(yíng)業(yè)額NT$100,000,000,而產(chǎn)品的不良率是2%,將造成公司NT$2,000,000的浪費(fèi)。

    以上的數(shù)據(jù)得知不良率越高,所支出的費(fèi)用越龐大,把不良率降的越低,所獲得的利潤(rùn)也會(huì)相對(duì)的提高。所以如何改善目前產(chǎn)業(yè)界所面臨的問(wèn)題,是我們所追求的目標(biāo)。故我們誠(chéng)心的建議,在測(cè)量多孔性材料的密度、含油率時(shí),使用根據(jù)規(guī)范所制作而成的設(shè)備,將有助于降低產(chǎn)品的不良率。

     

    本公司為建立正確且符合規(guī)范的生胚密度、燒結(jié)后密度、有效孔隙率的量測(cè)。特別研發(fā)出「全自動(dòng)真空抽取機(jī)」可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計(jì)ST-600P。研發(fā)此兩項(xiàng)產(chǎn)品,期望能協(xié)助業(yè)界能有效降低產(chǎn)品的不良率。

     

    理論基礎(chǔ):此量測(cè)儀器設(shè)備是根據(jù)ASTM B311、B328 MPIF 42 、MPIF 57JIS Z2501、Z2505、Z2506GB/T 5163、5164、5165CNS Z8041、Z8042之規(guī)范,加以研究和設(shè)計(jì)而成。

    關(guān)鍵詞:生胚密度、燒結(jié)后密度、含油率

    1、前言:

    一個(gè)任意成形的粉末冶金零件和精密陶瓷組件,其復(fù)雜的物體體積是很難由市場(chǎng)上所謂的標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)與量具給予測(cè)量。如分厘卡(Micrometer)和測(cè)徑規(guī)(Caliper) ....等。那要使用何種精密方法去量測(cè)體積呢?我們可利用阿基米得原理所論述的『水中置換法』去求得物體的體積。但是在復(fù)雜的形狀物體中,牽涉到物體本身是否存在吸水的問(wèn)題,又是一個(gè)考慮的因素?

    如結(jié)構(gòu)性粉末燒結(jié)機(jī)械零件、含油軸承、精密陶瓷被動(dòng)組件...等都是屬于吸水性粉末燒結(jié)

    產(chǎn)品或孔隙大之產(chǎn)品;在規(guī)范中提到此類產(chǎn)品的密度求法是以體密度為主要的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)。故多孔性產(chǎn)品密度測(cè)量,體密度測(cè)量法才是zui正確測(cè)量方式。

    體密度的公式如下:它有三個(gè)變數(shù)Wa,WbWw。  

    Wa:樣品在空氣中之重量   

    Wb:防水后樣品在空氣中之重量

    Ww:防水后樣品在水中之重量

    其演算公式為:

     

    上述的演算公式中,要如何達(dá)到快速又正確的防水處理作業(yè),又是一個(gè)考慮的因素?

     

    反觀目前產(chǎn)業(yè)界對(duì)于生胚密度、燒結(jié)后密度、有效孔隙率的量測(cè)有下列幾種方法,是否*符合規(guī)范?是否快速、簡(jiǎn)便有待商榷?

    A:將試樣拿至現(xiàn)場(chǎng)在大型真空含浸機(jī)做防水處理作業(yè)。

    B:利用簡(jiǎn)易酒精燈和燒杯在實(shí)驗(yàn)室中做溫度65℃時(shí)間30分鐘的簡(jiǎn)易含浸防水處理作業(yè)。

    C:不做防水處理作業(yè),直接使用僅有兩個(gè)變量的橡膠密度計(jì)測(cè)量樣品的密度值。

    D:使用含有毒性的水銀密度儀量測(cè)密度。

    E:只測(cè)量樣品的重量做為判斷產(chǎn)品密度的依據(jù)。

    綜合以上,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)界的量測(cè)方法和規(guī)范中有所差異。因此我們根據(jù)各國(guó)規(guī)范加以研究和設(shè)計(jì)兩種創(chuàng)新的產(chǎn)品:

    *項(xiàng):可滲透粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計(jì)ST-600P (1)

    第二項(xiàng):全自動(dòng)真空抽取機(jī)MHV-1 (2)

    提供產(chǎn)業(yè)界正確且符合規(guī)范的生胚密度、燒結(jié)后密度、有效孔隙率的量測(cè)。

     

    *項(xiàng):可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計(jì)

    針對(duì)結(jié)構(gòu)性粉末燒結(jié)機(jī)械零件、含油軸承、精密陶瓷被動(dòng)組件....吸水性產(chǎn)品或孔隙大之產(chǎn)品加以設(shè)計(jì)制造而成。本機(jī)主要使用于可滲透粉末燒結(jié)產(chǎn)品、精密陶瓷燒結(jié)產(chǎn)品、氧化磁鐵、吸水性材料、氣孔隙大之產(chǎn)品....等產(chǎn)業(yè)??芍苯幼x出固體、顆粒體、浮體之樣品在空氣中平均重量、水中平均重量以及體密度、含油率、濕密度、開(kāi)孔體積等。

    只需量測(cè)出WaWb、Ww即可立刻計(jì)算出樣品的密度。

    Wa:樣品在空氣中之重量

    Wb:防水后樣品在空氣中之重量

    Ww:防水后樣品在水中之重量

     

    其演算公式為:

     

     

    第二項(xiàng):全自動(dòng)真空抽取機(jī) MHV-1  (2)

    在防水處理的作業(yè)中,針對(duì)規(guī)范中的真空抽取油浸法,我們?cè)O(shè)計(jì)制作一臺(tái)全自動(dòng)的真空抽取機(jī)MHV-1 (L410 x W340 x H430mm)

    可依據(jù)不同的規(guī)范,設(shè)定不同的油浸溫度、抽真空時(shí)間;測(cè)量簡(jiǎn)單、快速,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,可節(jié)省不少的人力成本與時(shí)間成本。                                            2 全自動(dòng)真空抽取機(jī) MHV-1


    2、實(shí)驗(yàn)

    2.1實(shí)驗(yàn)一

    一般比重計(jì)與可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計(jì)測(cè)量是否有差異?

    實(shí)驗(yàn)樣品條件:

    樣品:圓形狀生胚產(chǎn)品     實(shí)驗(yàn)報(bào)告:水溫25

    1. 數(shù)據(jù)1

    使用設(shè)備:一般比重計(jì)ST-203S   0.001g ~ 200g   0.001g/cm3

    干密度測(cè)試法:使用一般的比重計(jì)測(cè)量

    演算公式:利用二個(gè)變數(shù)的直讀式比重計(jì)測(cè)量

     

     

    操作步驟:

    • 先測(cè)樣品在空氣中之重量
    • 再測(cè)量樣品在水中之重量時(shí),約有幾種方式:
      1. 先浸泡一下酒精,免除氣泡附著再放入水中。
      2. 在水槽中夾住樣品搖晃以去除氣泡,直接放入水中。

    所得數(shù)據(jù)

    空氣中重

    水中重

    密度

    8.115

    6.973

    7.104

    8.102

    6.964

    7.114

    8.171

    7.021

    7.104

    8.122

    6.982

    7.120

    8.186

    7.036

    7.118

    1. 數(shù)據(jù)2

    使用設(shè)備:體密度測(cè)試法:使用可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計(jì) ST-600P (1)

    1、廈門易仕特 ST-600P   0.005g ~ 200g    0.001g/cm3

    2全自動(dòng)真空抽取機(jī) MHV-1 (2)

    3、使用規(guī)范:CNSJIS的防水處理法 (參看表8)

    演算公式:利用ASTM三個(gè)變數(shù)的直讀式比重計(jì)測(cè)量

     

     

    操作步驟:

    1. 在室溫中將樣品*浸入含有油的真空干燥器里。
    2. 按下抽真空鍵,將容器內(nèi)之壓力降至小于4Kpa,并保持30分鐘。
    3. 30分鐘后,慢慢打開(kāi)泄壓閥泄壓,然后取出樣品。將其附著于表面油輕輕擦去。

    2 所得數(shù)據(jù)

    空氣中重

    含油空氣中重

    含油水中重

    密度

    8.112

    8.128

    6.960

    6.942

    8.179

    8.196

    7.024

    6.974

    8.160

    8.179

    7.006

    6.956

    8.135

    8.136

    6.967

    6.956

    8.155

    8.153

    6.981

    6.952

    實(shí)驗(yàn)報(bào)告:

    根據(jù)表1、表2所得數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn),使用一般的密度計(jì)測(cè)量密度會(huì)造成所得到之密度值高于產(chǎn)品實(shí)際的密度值。所以在體密度量測(cè)一定要使用規(guī)范所述的方法量測(cè),才不會(huì)造成密度的差異。

     

    2.2實(shí)驗(yàn)二

    各種規(guī)范中,防水處理作法的差異,所得到的密度值是否有差異?

    作法:

    使用CNSJIS的防水處理法、GB/T的防水處理法、ASTM、MPIF的防水處理法(參看表8)

    ,利用ST-600P計(jì)算出密度值,觀察不同規(guī)范作法密度值是否有差異?

    實(shí)驗(yàn)樣品條件:

    使用設(shè)備:體密度測(cè)試法:使用可滲透性粉末燒結(jié)產(chǎn)品密度計(jì) ST-600P (1)

    1、廈門易仕特 ST-600P  0.005g ~ 200g   0.001g/cm3

    2、全自動(dòng)真空抽取機(jī) MHV-1 (2)

    3、樣品:圓形狀生胚產(chǎn)品

    4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告:水溫25

    5、演算公式:利用ASTM三個(gè)變數(shù)的直讀式比重計(jì)測(cè)量

    作法圖片:

     

    3 量測(cè)作法

     

    1. 數(shù)據(jù)1CNSJIS的防水處理法(參看表8)將樣品浸入容器內(nèi)之油中,在室溫下將容器內(nèi)之壓力降至小于4Kpa,并保持30分鐘后 ,回復(fù)到常壓。

    3 所得數(shù)據(jù)

    空氣中重

    含油空氣中重

    含油水中重

    密度

    8.112

    8.128

    6.960

    6.942

    8.179

    8.196

    7.024

    6.974

    8.160

    8.179

    7.006

    6.956

    8.135

    8.136

    6.967

    6.956

    8.155

    8.153

    6.981

    6.952

     

    1. 數(shù)據(jù)2GB/T的防水處理法(參看表8)將樣品浸入到65±5℃的熱油中,直到不再有氣泡出現(xiàn),冷卻到室溫后,取出樣品。

    4 所得數(shù)據(jù)

    空氣中重

    含油空氣中重

    含油水中重

    密度

    8.114

    8.135

    6.968

    6.950

    8.118

    8.141

    6.973

    6.946

    8.173

    8.195

    7.022

    6.962

    8.153

    8.134

    6.959

    6.940

    8.176

    8.193

    7.020

    6.968

     

    1. 數(shù)據(jù)3ASTM、MPIF的防水處理法(參看表8)將樣品浸入在82±5℃的熱油中4個(gè)小時(shí),然后冷卻到室溫后,取出樣品。

    5 所得數(shù)據(jù)

    空氣中重

    含油空氣中重

    含油水中重

    密度

    8.154

    8.143

    6.971

    6.960

    8.173

    8.199

    7.024

    6.958

    8.145

    8.152

    6.982

    6.960

    8.119

    8.136

    6.969

    6.955

    8.125

    8.157

    6.990

    6.955

     

    1. 數(shù)據(jù)4此作法是我們綜合以上防水處理規(guī)范所研擬出來(lái)的作法,縮短時(shí)間只需1分鐘。其數(shù)據(jù)提供各位參考。作法如下:

    操作步驟:

    1. 將樣品放入真空器里,按下抽真空機(jī)。真空度達(dá)70cmHg時(shí),抽真空機(jī)自動(dòng)停止抽取。
    2. 打開(kāi)閥門讓已經(jīng)溫60℃的潤(rùn)滑油進(jìn)入真空器內(nèi),樣品*浸泡在潤(rùn)滑油中。
    3. 再按下抽真空機(jī)繼續(xù)抽真空,到達(dá)所設(shè)定時(shí)間60秒,抽真空機(jī)自動(dòng)停止抽取。
    4. 然后慢慢打開(kāi)泄壓閥泄壓
    5. 取出樣品并依序?qū)悠繁砻娴挠筒粮伞?/span>

    6 所得數(shù)據(jù)

    空氣中重

    含油空氣中重

    含油水中重

    密度

    8.184

    8.208

    7.030

    6.942

    8.108

    8.133

    6.964

    6.935

    8.096

    8.117

    6.949

    6.933

    8.098

    8.123

    6.955

    6.936

    8.126

    8.158

    6.988

    6.943

    實(shí)驗(yàn)報(bào)告:

    綜合以上表3、表4、表5、表6個(gè)數(shù)據(jù)的量測(cè),發(fā)現(xiàn)各種規(guī)范作法之間所計(jì)算出來(lái)的密度值差異并不大,所以要使用那一種作法zui為合適由使用者自行決定。其中數(shù)據(jù)4的方法,是我們綜合以上的規(guī)范所研究出來(lái)的作法,密度值與規(guī)范的值相差不大,提供各位使用者參考,如使用者覺(jué)得此方式可以接受,它可讓測(cè)量的時(shí)間大幅的縮短至1分鐘。

     

    2.3實(shí)驗(yàn)三

    利用全自動(dòng)真空抽取機(jī)作真空含浸處理,計(jì)算出含油率

     

     

     

                              

     

    4  SD-200L             提供軟件程序             全自動(dòng)真空抽取機(jī) MHV-1

    使用設(shè)備:

    1、日本Alfa-Mirage   SD-200L  0.0001g ~ 200g   0.0001g/cm3 (4)

    2全自動(dòng)真空抽取機(jī) MHV-1 (2)

    3、樣品:燒結(jié)后含油軸承產(chǎn)品

    4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告:水溫25

    5、演算公式:三個(gè)變數(shù)計(jì)數(shù)出含油率

     

    6、使用CNSJIS規(guī)范作法(參看表8)

    作法如下:

    1. 將樣品放入容器內(nèi)降低容器內(nèi)部之壓力小于4Kpa保持10分鐘,
    2. 將加熱至80℃之油注入到容器內(nèi),使樣品*浸滿。
    3. 繼續(xù)保持在此減壓下之狀態(tài)達(dá)30分鐘,然后回復(fù)常壓。
    4. 等油溫回復(fù)到常溫后,取出試料,將附著在試料上之油輕輕擦去。

    7 所得數(shù)據(jù)

    空氣中重

    含油空氣中重

    含油水中重

    含油率%

    0.4956

    0.5074

    0.4339

    18.3899

    0.4971

    0.5099

    0.4296

    18.2591

    0.4990

    0.5108

    0.4376

    18.4653

    實(shí)驗(yàn)報(bào)告:

    在含油率的作法,可以依據(jù)不同規(guī)范設(shè)定不同的溫度、時(shí)間,快速、準(zhǔn)確的求出含油率。

     

    規(guī)范中所述測(cè)量密度的防水處理方法

    規(guī)范:

    密度的防水處理的方法

    有效孔隙率的含油作法

    CNS、JIS

    將樣品浸入容器內(nèi),在室溫下抽取容器內(nèi)之壓力小于4Kpa,并保持30分鐘后 ,回復(fù)到常壓,然后取出樣品,將其附著于表面油輕輕擦去。

    將樣品放入容器內(nèi),降低容器內(nèi)部之壓力小于4Kpa保持10分鐘,將加熱至80℃之油注入到容器內(nèi),完全浸滿試料。繼續(xù)保持在此減壓下之狀態(tài)達(dá)30分鐘,然后回復(fù)常壓。等油溫回復(fù)到常溫后,取出試料,將附著在試料上之油輕輕擦去。

    備注:潤(rùn)滑油溫度50℃時(shí)動(dòng)粘度29.1±5.0

    GB/T

    將樣品浸入到溫度65±5℃的熱油中,直到?jīng)]有氣泡出現(xiàn),冷卻到室溫后,取出樣品,將其附著于表面的油輕輕擦去。

    將樣品放入容器內(nèi),降低容器內(nèi)部之壓力小于4Kpa并且保持20分鐘,將已加熱至溫度90±5℃之油,并注入到容器內(nèi)*浸滿樣品。繼續(xù)保持在此減壓下之狀態(tài)達(dá)30分鐘,然后回復(fù)到常壓。當(dāng)油溫回復(fù)到常溫時(shí)取出樣品,將附著在樣品上的油輕輕擦去。

    ASTM、MPIF

    方法有二種:

    • 簡(jiǎn)易含浸法:

    將樣品浸入在溫度82±5℃的潤(rùn)滑油中4個(gè)小時(shí),然后冷卻到室溫后,取出樣品,將其附著于表面油輕輕擦去。

    • 真空含浸法:

    在室溫下,樣品含浸于潤(rùn)滑油中,并降低容器的壓力小于7Kpa達(dá)30分鐘;然后將容器加壓到大氣壓力,且樣品繼續(xù)泡浸在潤(rùn)滑油中10分鐘,然后冷卻到室溫后,將其附著于表面油輕輕擦去。

    備注:潤(rùn)滑油溫度38℃,動(dòng)粘度為2065cSt

     

     

    3結(jié)論:

    感謝 粉末冶金各為*和教授的指導(dǎo)。產(chǎn)品本身在設(shè)計(jì)時(shí),因考慮多孔性材料體密度的自動(dòng)量測(cè)設(shè)備和儀器還沒(méi)有誕生,所以就以【自動(dòng)化多孔性材料的體密度量測(cè)】為主題。歷經(jīng)了5年期間的努力,我們研習(xí)各種材料的密度量測(cè)方法,并且不斷的請(qǐng)教臺(tái)大與興大的教授們和各行業(yè)學(xué)有專精的人士,反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和求證,要求產(chǎn)品的推出能帶給以多孔性材料所生產(chǎn)的產(chǎn)品,在生產(chǎn)過(guò)程中能降低其不良率且得到實(shí)際的質(zhì)量量測(cè)。并也期望能廣泛的應(yīng)用于各行業(yè)。

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